Examen 2 Flashcards
Quelles sont les approches thérapeutiques pour traiter des maladies héréditaires? (8)
Thérapies cellulaires
Thérapies géniques
Combinaison de thérapies cellulaires et thérapies géniques
Sauts d’exons
Traitement avec une protéine recombinante
Traitement avec une endonucléase spécifique
Induction de l’expression d’un gène
Correction du gène muté (base editing et prime editing)
Comment peut-on traiter la dystrophie musculaire de Duchenne avec la thérapie cellulaire?
On utilise des cellules souches musculaires
Qu’est-ce qu’une cellule satellite? (dans les muscles)
les cellules satellites prolifèrent lorsque la fibre musculaire est endommagée, pour remplacer et/ou aider les fibres musculaires
La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie récessive qui est liée au chromosome X ou Y?
Chromosome X
Qui entre les hommes ou les femmes sont plus suscpetibles de développer la dystrophie musculaire de Duchenne? Pourquoi?
Les garçons sont plus susceptibles de la développer (parce qu’ils ont uniquement 1 X)
Vrai ou Faux : La majorité des femmes porteuses de la mutations de la dystrophie musculaire de Duchenne sont asymptomatiques.
Vrai
Le gène de la dystrophine est composé de combien de millions de paires de base et de combien d’exons?
2,4 millions de paires de base
79 exons
Quel est le poids de la protéines dystrophine ? (en kd)
427 kd
Quel pourcentage des mutations dans le gène de la dystrophine est attribué à des délétions d’un ou de plusieurs exons?
70%
Quel pourcentage des mutations dans le gène de la dystrophine est attribué à des mutations ponctuelles?
30%
Expliquer la différence entre la dystrophine dans la dystrophie musculaire de Duchenne et dans la dystrophie musculaire de Becker
Dystrophie musculaire de Duchenne : absence presque complète de la dystrophine
Dystrophie musculaire de Becker : présence d’une dystrophine plus courte
Que se passe-t-il lorsque la dystrophine est malformée ou pas présente dans la dystrophie musculaire de Duchenne?
La dystrophine est sous la membrane de la fibre musculaire. Le complexe dystroglycans n’est pas présent dans la membrane lorsque la dystrophine est absente. (la membrane de la fibre musculaire va se déchirer à cause d’un entrée du calcium.) Chez les patients atteints de la maladie, il y a beaucoup de rupture donc les cellules satellites ne sont pas capables de tout réparer assez rapidement.
Les cellules satellites se transforment en quoi lorsqu’il y a un signal dans la fibre musculaire?
Que se passe-t-il dans la maladie de Duchenne?
Lorsqu’il y a un signal, les cellules satellites prolifèrent en myoblastes et en cellules satellites. Les myoblastes vont ensuite proliférer pis c’est eux qui vont réparer.
Dans la maladie de Duchenne, les muscles sont peu à peu remplacés par du gras/tissus conjonctif puisqu’il n’y a pas assez de cellules satellites pour réparer le muscle.
Vrai ou Faux: on peut utiliser la thérapie cellulaire pour tous les tissus
Faux, on est limité dans le nombre de tissu dans lequel on peut utiliser la thérapie cellulaire
Comment les premières cellules souches pluripotentes induites (iPSCs) ont été créees? (Cours sur les thérapies cellulaires)
Quels facteurs de transcription ont-ils utilisé?
En reprogrammant des fibroblastes
Ils ont utilisé un retrovirus dans lequel ils ont mis Oct3/4, Sox2, Kfl4 et c-Myc
Quel est le but des thérapies géniques?
Le but est de restaurer l’expression normale d’un gène
Pourquoi les thérapies géniques sont difficiles a réaliser chez les patients atteints de la dystrophie musculaire de Duchenne?
Pour faire ça chez un patient, c’est difficile parce que la prolifération des cellules satellites arrête à partir de 4-5 ans
Quelles sont les principaux vecteurs pour introduire des gènes ? (7)
Plasmides
Rétrovirus
Lentivirus
Adénovirus
Virus associés à l’adénovirus (AAV)
Virus like particles
Lipid nanoparticles
Donner les avantages/désavantages d’une transfection avec des plasmides (3)
Efficace dans les lignées cellulaires
Pas très efficace dans les cultures primaires (plus le plasmide est gros, moins la transfection est bonne)
Les intégrations sont rares : sélection des cellules transfectés, bonne prolifération requise
Que fait le calcium phosphate dans la transfection avec des plasmides?
On peut faire entrer le plasmide en le précipitant avec le calcium phosphate = le plasmide entre par endocytose et est ensuite transporté aux noyaux
Comment peut-on faire une injection directe de l’ADN dans la transfection avec des plasmides chez les patients? (4)
Micro-injection dans le noyau –> cellules souches embryonnaires, oocytes
Injection dans le tissu –> muscles, coeur et tumeurs solides (l’ADN est endocytosé et exprimé)
Fusil pour les gènes –> petites particules d’or recouvertes d’ADN
Injection sous haute pression dans les artères –> livraison hydrodynamique
C’est quoi la lipofectamine xxx?
Des lipides qui entoure le plasmide et qui facilite la fusion avec les fibres musculaires
Comment fonctionne des liposomes cationiques dans la transfection de plasmide?
C’est une membrane artificielle (ça forme un complexe avec l’ADN, entre dans les cellules par endocytose)
Expliquer le principe d’utiliser des virus synthétiques pour la transfection de plasmide
On peut utiliser les virus synthétiques = ADN condensé avec la poly-l-lysine, un ligand est attaché au complexe pour cibler certaines cellules (ex : transferrine), le virus synthétique entre dans les cellules par endocytose, l’hémaglutinine est utilisée pour déstabiliser les endosomes.
Expliquer comment fonctionne l’électroporation des plasmides
Pulses électriques brefs (formation de pores transitoires dans la membrane de cellules ou de fibres musculaire) ou nucléofection
Nommez les techniques qu’on peut utiliser pour injecter un plasmide dans un patient (5)
- En précipitant le plasmide avec le calcium phosphate
- En faisant une injection directe de l’ADN
- En utilisant des liposomes cationiques
- En utilisant des virus synthétiques
- En utilisant l’électroporation des plasmides
Comment s’appelle un virus avec un seul brin d’ARN?
Un rétrovirus
De quoi est composé un rétrovirus? (3)
- une longue répétition en 5’ et 3’ (LTR –> Long terminal repeat)
- Un gène Pol (nécessaire pour l’intégration virale) –> Transcriptase inverse, intégrase ribonucléase H
- Un gène Env (glycoprotéine pour s’attacher aux cellules, enlevé des vecteurs pour prévenir la formation de virus
Vrai ou Faux: Lorsque qu’on utilise un rétrovirus comme vecteur de gène, il peut se répliquer (il est dangeureux)
Faux, il n’y a pas de réplication virale
Qu’est-ce qu’on enleve du rétrovirus lorsqu’on l’utilise comme vecteur de gène?
On enlève Gag, Pol et Env
Quel est le cycle de vie du rétrovirus?
- Fusion
- Transcriptase inverse
- Intégration
- Transcription
- Protéine du rétrovirus produite et bourgeonnement
Vrai ou Faux: Le vecteur rétroviral était le vecteur le plus fréquemment utilisé
Vrai
Vrai ou Faux: Le vecteur rétroviral infecte un très grand nombre de cellules, mais elles doivent proliférer
Vrai
Quelle est la grosseur de l’insert qu’on peut mettre dans un vecteur rétroviral?
7kb (par exemple: la mini-dystrophine)
Comment se fait l’intégration du vecteur rétroviral dans le génome?
L’intégration peut-être au hasard, mais elle est plus fréquente dans les régions actives
Comment on fait une production de vecteurs rétroviraux?
On utilise 3 plasmides ou une lignée cellulaire contenant les gènes Gag, Pol et Env.
Quels sont les problèmes avec les rétrovirus? Expliquer (3)
- Tumorigénicité = on n’a pas de contrôle où la séquence va être intégrer dans le génome, donc si on le met près d’un oncogène, les séquences LTR vont activer l’oncogène
- Intégration stable = Seulement dans les cellules en division. Devrait permettre une expression à long terme. Méthylation du LTR (arrête l’expression du trangène)
- Manque de spécificité = le récepteur pour les rétrovirus murins Moloney est présent sur la plupart des cellules humains
Les lentivirus infectent quelles types de cellules (prolifère ou pas)?
Infecte des cellules qui ne prolifèrent pas
Vrai ou Faux : les lentivirus intègrent le transgène dans le génome
Vrai
Qu’est-ce qui réduit le risque de tumorigénicité dans la transfection avec les lentivirus?
Il y a un SIN (self inactivating LTR) sur les lentivirus
À quoi sert les lentivirus non-intégratif?
Utile pour une expression transitoire d’un transgène (intégrase défective)
Vrai ou faux : on est capable de transfecter la mini dystrophine chez l’humain avec un lentivirus
Faux, on est juste capable de le faire chez les souris et les singes.
Combien de sérotypes il y a d’adénovirus?
50 sérotypes (le plus utilisé est le sérotype 5)
Quel type de virus utilisé dans les transfections possède un double brin d’ADN linéaire
Adénovirus (36kb)
Qu’est-ce qu’il y a à chaque bout du brin d’ADN d’un adénovirus?
à chaque bout : répétition de 100-150 bp, présence de ITR (inverted terminal repeats)
Vrai ou Faux : l’adénovirus est un gros virus, il peut introduire un gros génome
Vrai
Pourquoi la tranfection avec l’adénovirus fonctionne miexu chez les jeunes souris?
Quand elles sont trop vieille, il y a trop de tissu conjonctif, donc le virus est trop gros pour passer
Expliquer les deux types de gènes de l’adénovirus (précoces et tardifs)
Précoces: Gènes régulateurs qui sont impliqués dans la réplication de l’ADN viral. (délétions de ces gènes pour avoir un virus non réplicatif)
Tardifs: protéines structurales qui sont exprimés 6-8 heures après l’infection
Comment on prépare des adénovirus pour la transfection? (deux méthodes)
- Délétions des gènes précoces (E1 et E3)
permet d’insérer 8kb et vecteur produit dans des cellules 293 (contenant les gènes E1, E3 n’est pas requis) - VIrus complétement vidés
Pas de gènes viraux, possibilité d’insérer 32 kb, requiert un adénovirus exprimant les gènes tardifs pour la production du vecteur
Quelles sont les avantages d’utilisé un adénovirus vs un rétrovirus ? (4)
1) Infecte la plupart des cellules humains –> en division et en non division
2) Haut titre possible –> 1ère génération seulement, 1012PFU/ml, peut être congelé
3) Episomal –> pas de mutagénèse par insertion
4) Utilisation de promoteurs exogènes –> pas de LTR
Quels sont les désavantages d’utilisé un adénovirus que vecteur de transfection?
1) N’intègre pas le transgène dans le génome
2) Induit une réponse immune –> anticorps neutralisant produit, destruction des cellules infectées. (on a déjà eu un mort à cause d’une réponse immune aigue)
Quel est le virus le plus populaire dans la thérapie génique?
le virus associé à l’adénovirus (AAV)
C’est quoi la structure du AAV?
25nm de diamètre
ADN linéaire simple brin (4,7 kb)
2 terminaux répétitifs (ITR, 145pb et origine de réplication)
Contient 7 gènes (4 gènes pour la réplication et l’intégration, 3 protéines de structure)
Combien de sérotype de AAV il y a t’il?
100 sérotypes
AAV2 était le plus utilisé, maintenant AAV8 et AAV9 sont les plus utilisé.
Vrai ou Faux : le AAV est naturellement réplicatif
Faux, il est naturellement non-réplicatif (non pathogénique)
Qu’est-ce qui est nécessaire à la production de AAV?
un autre virus pour sa production (adénovirus, herpès ou vaccinia) ou l’expression de E1a, E1b, E2a, E4 et VA1
Combien le AAV peut inserer lorsque les gènes Cap et Rep sont enlevés?
4,7kb
Vrai ou faux : le transgène demeure épisomal dans les AAV
Vrai
Vrai ou Faux, on peut se faire injecter avec AAv deux fois
Faux, tu développe des réponse immunes
Quels sont les avantages/désavantages des AAV?
Avantage: traitement permanent
Désavantage: réponse immune potentielle contre le virus, risque possible de mutagénèse par insertion.
C’est quoi l’Ataxie de Friedreich?
Normalement, il a y 6 à 34 répétitions GAA dans l’intron 1 du gène de la frataxine, mais les patients ont 150 à 1700 répétitions de GAA (plus la répétition est longue, plus c’est difficile pour la polymérase de faire une copie du gène donc la protéine est moins produite)
Expliquer le traitement par saut d’exons
Cette méthode ne peut s’appliquer qu’à des gènes qui ont plusieurs exons. Il faut que l’on puisse enlever une partie de la protéine codée par ce gène et qu’elle soit néanmoins fonctionnelle. 70% ont des délétions d’un ou plusieurs exons (si ce n’est pas un multiple de 3, le cadre de lecture est rendu décalé. –> Souvent dans la dystrophie de Duchenne) Si la délétion est un multiple de 3 nucléotides, il n’y a pas de changement du cadre de lecture. (Souvent dans la dystrophie de Becker, c’est pour ça que c’est moins grave).
Pourquoi les oligonucléotides 2’-O-methylphosphorothionate et morpholino sont utilisé avec les saut d’exons?
Ces oligonucléotides sont plus difficile à dégrader donc ils perdurent plus longtemps.
En gros, comment fonctionne le génome editing (correction du gène muté)?
Différentes sortes d’endonucléases spécifiques. Ces endonucléases spécifiques permettent de couper une séquence précise de nucléotides
Quelles sont les 4 méthodes de genome editing?
Méganucléase
Protéines à doigts de Zinc (ZFN)
Protéines TALEN
CRISPR
Comment fonctionne les protéines à doigts de zinc dans le genome editing?
Protéine qui s’attache à l’ADN. Chacun des doigts de zinc s’attache à trois nucléotides. Si on veut couper l’ADN, on attache un enzyme à la protéine on forme un dimère sur l’ADN et on coupe le gène.
Comment fonctionne les protéines TALEN dans le genome editing?
Les proteins TALEs contiennent des répétitions de 34 acides aminés (2 acides aminés déterminent le nucléotide à la position 12 et 13). S’attache à des séquences d’ADN pour exprimer un gène. Le nombre de nucléotides entre les séquences ciblées doit être de 12 à 21. La séquence de nucléotides ciblés doit être précédée d’une thymidine (T).
C’est quoi la différence entre un TALE et un TALEN?
TALE: ne coupe pas, fait juste reconnaitre l’ADN. On peut l’utiliser pour induire l’expression d’un gène.
TALEN: ca coupe (c’est la nucléase)
Comment CRISPR a été découvert?
Les bactéries ont une partie du génome des bactériophages dans leur propre génome pour se défendre contre les phages quand ils vont revenir. La séquence acquise dans leur propre génome s’appelle un Protospacer.
Comment fonctionne le système CRISPR/Cas9
Le système CRISPR/Cas9 est composé du un ARN guide qui vient reconnaitre 20 nucléotides qui est unique ou presque unique au génome. Cas9 est une nucléase qui est capable de couper les deux brins d’ADN. La coupure double brin se fait à 3 nucléotides de distance du PAM (Protospacer adjacent motif, c’est un NGG).
Que fait l’utilisation de eSPCas9, SpCas9-HF1 dans le CRISPR/Cas9?
remplacement des acides aminés chargés par des acides aminés neutres. (Les acides aminés chargés ont parfois des interactions non spécifiques (entre la Cas9 et l’ARN)). Le gène SaCas9 est plus petit pour l’insertion dans un vecteur AAV.
Que fait le Cpf1 dans le CRISPR?
C’est un enzyme –> produit des sticky ends
Vrai ou Faux: le traitement CRISPR est permanent
Vrai
C’est quoi un spectrin-like repeats? combien il y en a dans la dystrophine?
La protéine dystrophine contient un domaine de 24 «spectrin-like repeats». Chaque «spectrin-like» est formé de 3 hélices alphas (hélice A en N terminal, Hélice B au centre et Hélice C en C terminal).
Qu’est-ce que la « surveyor enzyme method »?
amplification par PCR et après on utilise l’enzyme pour aller couper les mismatchs. Si l’ADN est modifié, la protéine va être couper à cause du Surveyor enzyme (on peut le voir par migration sur un gel SDS page)
Quels sont les trois méthodes d’édition de base d’ADN? expliquer la différence
Nucléase editing: utilise un Cas9 nicase (coupe juste un brin)
Cytosine base editing : change un C en T
Adenosine base editing: change un A en G
Comment fonctionne le cytosine base editing?
On a une cytidine déaminase (change un cytidine (C) en thymine (T)). Ça agit sur une fenêtre de 5-6 nucléotides, donc s’il y a deux cytidine dans cette fenêtre-là, ils vont tous devenir des AT, ce qui peut causer des mutations indésirées.
BE3 contient :
1) Une cytosine deaminase APOBEC1 –> change C en U
2) Un inhibiteur de l’uracil glycosylase –> excise le U
3) Une Cas9 nickase : fait une coupure d’un brin d’ADN.
L’édition ne se fait que pour des cytosines situées à une distance appropriée du PAM (12 à 16 bases azotées entre)
Comment fonctionne l’adenosine base editing?
Change une adénosine (A) en guanine (G). Une adénosine déaminase capable de faire cette modification de l’ADN n’existait pas. Ils ont fait évoluer une tRNA adénosine déaminase pour qu’elle modifie l’ADN.